某村飲水安全工程設(shè)計(jì)

賀啟有

(遼寧省丹東市水利勘測設(shè)計(jì)研究院，遼寧 丹東118000)

1 項(xiàng)目概況

項(xiàng)目區(qū)位于黃海北部，遼寧省丹東市，屬于丘陵地貌，地域呈南北走向分布，區(qū)域東西極長2 500 多m，南北極長5 000 多m。

工程區(qū)域?qū)贉貛Ъ撅L(fēng)性氣候，四季分明，屬于溫帶濕潤季風(fēng)氣候，極端最高氣溫38.8 ℃，極端最低氣溫－26.7 ℃，年平均氣溫8.4°，無霜期182 d，結(jié)凍期147 d，歷史最大凍深為1.2 m，降水量 900～1 000 mm。

2 供水規(guī)模確定

確定方法有人均綜合用水量指標(biāo)法、工業(yè)用地面積計(jì)算法和根據(jù)用水定額分項(xiàng)計(jì)算法。

根據(jù)農(nóng)村供水工程受益人口少(該工程受益人口為566 人)、工業(yè)不發(fā)達(dá)(該村無工業(yè))的情況，本工程采用人均日生活用水量和其它綜合用水量計(jì)算［1－3］。

2.1 設(shè)計(jì)年限

按照《農(nóng)村飲水安全項(xiàng)目建設(shè)管理辦法》和《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》(SL310—2004)，參考相似條件，運(yùn)轉(zhuǎn)正常的供水工程，結(jié)合丹東市農(nóng)村飲水的實(shí)際情況、設(shè)計(jì)年限內(nèi)的發(fā)展變化，適當(dāng)考慮居民生活水平的提高，綜合確定為15 a。

現(xiàn)狀水平年為2012年，設(shè)計(jì)水平年為2027年。

2.2 設(shè)計(jì)供水人口確定

在確定現(xiàn)狀用水居民人數(shù)時(shí)，應(yīng)深入進(jìn)行調(diào)查，詳細(xì)了解現(xiàn)狀居住人口的分布和構(gòu)成分析變化趨勢。

計(jì)算時(shí)應(yīng)包括供水范圍內(nèi)的學(xué)校、農(nóng)場、當(dāng)?shù)仄笫聵I(yè)單位等常住人口，不住宿人口可按一定的系數(shù)比例折減計(jì)算。

設(shè)計(jì)年限內(nèi)人口機(jī)械增長數(shù)，可根據(jù)對鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村總體規(guī)劃中的人口規(guī)劃，近年來人口戶籍遷移和流動(dòng)情況，按平均增長法確定［4－6］。

根據(jù)該村近5 a來居住人口的分布和構(gòu)成，以及人口的流動(dòng)情況，分析變化趨勢。人口的自然增長率為2‰。

人口的機(jī)械增長率略微呈負(fù)增長趨勢，分析原因，可能是隨著全國小城鎮(zhèn)和新農(nóng)村建設(shè)的發(fā)展，農(nóng)村人口向城鎮(zhèn)大量流動(dòng)人口變化較大，農(nóng)村人口總體呈下降趨勢，尤其是經(jīng)濟(jì)條件較差、較為偏僻的村鎮(zhèn)，流入人口少，外遷人口多造成的［7－8］。

村鎮(zhèn)供水工程設(shè)計(jì)供水人口可按照下式進(jìn)行計(jì)算:

式中:P 為設(shè)計(jì)供水人口;P0為供水范圍內(nèi)的現(xiàn)狀常住人口數(shù)，本設(shè)計(jì)取566 人;α 為人口自然增長率，α =2‰;P1為設(shè)計(jì)年限內(nèi)人口的機(jī)械增長總數(shù)，本設(shè)計(jì)取0 人;n 為設(shè)計(jì)年限，n =15。

設(shè)計(jì)供水人口為:P =566 ×(1 +0.002)15+0 =583 人。

2.3 設(shè)計(jì)水量確定

2.3.1 最高日居民生活用水量

式中:Q1為最高日居民生活用水量，m3/d;q 為最高日用水量標(biāo)準(zhǔn);根據(jù)水利部頒《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》和水利部、衛(wèi)生部《農(nóng)村飲用水安全衛(wèi)生評價(jià)指標(biāo)體系》之規(guī)定，根據(jù)對項(xiàng)目區(qū)用水量調(diào)查，綜合確定項(xiàng)目區(qū)人均最高生活用水定額為60 L/人·d;p 為設(shè)計(jì)供水人口。

計(jì)算最高日居民生活用水量為:

2.3.2 未預(yù)見用水量

根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》，管網(wǎng)漏失水量和未預(yù)見水量及牲畜和其他用水量按居民最高日用水量的10% ～25%，本工程取20%。

2.3.3 設(shè)計(jì)總用水量

根據(jù)用水量計(jì)算，則該水廠設(shè)計(jì)供水規(guī)模為1.98 m3/d。

2.3.4 最高日最高時(shí)用水量

式中:kh為時(shí)變化系數(shù)，依據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，全日供水工程的時(shí)變化系數(shù)，可在2.3 ～3.0 范圍內(nèi)取值，本工程采用Kh=3.0。

計(jì)算最高日最高時(shí)用水量:

則配水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)流量的最大值為5.25 m3/h。

3 水源地的選取

3.1 選擇原則

水源地的選取應(yīng)遵循以下原則:

1)選擇水質(zhì)良好，水量充足，便于衛(wèi)生防護(hù)的水源。水源水質(zhì)符合生活飲用水水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。

2)宜適度規(guī)模并適當(dāng)集中，便于水源地衛(wèi)生防護(hù)。

3)注意水源衛(wèi)生防護(hù)條件，取水點(diǎn)一般選在居住區(qū)上游。

4)結(jié)合水利、農(nóng)田建設(shè)等工程綜合利用。

3.2 水源選擇

經(jīng)過實(shí)地勘測，將水源地的位置定在該村范圍內(nèi)地勢較高的山溝里，根據(jù)地形、出水量及當(dāng)?shù)鼐用窬幼〉姆稚⑶闆r，共確定3 眼大口井，井深3 m，完全能夠滿足居民的用水量需求，水質(zhì)經(jīng)化驗(yàn)符合國家飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)［9］。

3.3 水源地衛(wèi)生防護(hù)

該工程的水源地均位于山上，周圍無工業(yè)及水產(chǎn)品加工企業(yè)，井的周圍無污染源。水源井建成以后，井口加封蓋，并以大口井為中心，以30 m為半徑作為水源防護(hù)帶，同時(shí)設(shè)置6 m×6 m鐵絲網(wǎng)圍欄，防止畜進(jìn)入破壞水源。通過管道輸送到千家萬戶，可以防止供水的二次污染，確保供水的水質(zhì)衛(wèi)生安全［10］。

4 水源工程設(shè)計(jì)

地下水取水構(gòu)筑物一般包括管井、大口井、滲渠等型式，根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況和居民用水習(xí)慣等問題，決定該工程水源井采用大口井形式。

大口井適用于地下水埋藏較淺、含水層較薄且滲透性較強(qiáng)的地層取水，它具有就地取材、施工簡便的優(yōu)點(diǎn)。按幾何形狀可分為圓筒形和截頭圓錐形兩種。

圓筒形大口井制作簡單，下沉?xí)r受力均勻，不易發(fā)生傾斜，即使傾斜后也易校正，截頭圓錐形大口井，下沉?xí)r摩擦力小、易于下沉、但下沉后受力情況復(fù)雜、容易傾斜、傾斜后不易校正，一般來說，在地層較穩(wěn)定的地區(qū)，應(yīng)盡量選用圓筒形大口井。

本工程3 眼大口井均采用圓筒形，設(shè)計(jì)深度為3 m，內(nèi)徑為2 m，來水采用干砌石井壁進(jìn)水的形式，并在干砌石井壁后填充1 m的反濾料，以防止進(jìn)口阻塞;出水口處設(shè)置閥門井1 座［11］。

5 給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)

5.1 給水管網(wǎng)的布置

5.1.1 管網(wǎng)布置原則

管網(wǎng)布置應(yīng)遵循以下原則:

1)滿足各用戶對水量、水壓的需求。

2)管網(wǎng)的布置應(yīng)盡可能便于施工和檢修，管線應(yīng)盡量沿居民區(qū)的街道布置。

3)管線盡量沿道路一側(cè)布置，不穿越道路，管線不應(yīng)布置在道路背陰的一側(cè)，因長期得不到光照，不利于防凍，所以東西走向的街道，管線應(yīng)布置在北側(cè)，南北走向的街道，應(yīng)布置在西側(cè)［12］。

4)配水管網(wǎng)的干管應(yīng)通過兩側(cè)用水量的地區(qū)，走向應(yīng)和用水量最大的方向保持一致。

5)樹枝狀管網(wǎng)的未端應(yīng)設(shè)有泄水閥，以便放空管路中的存水，保證水質(zhì)清潔和防止冰凍。

6)根據(jù)具體實(shí)際需要可適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)有閘閥井，以實(shí)現(xiàn)分片供水的目的。

5.1.2 配水管網(wǎng)布置形式

配水管網(wǎng)一般分為樹枝狀和環(huán)狀兩種形式，樹枝狀管網(wǎng)把管網(wǎng)布置成樹枝分叉狀，設(shè)計(jì)簡單，管道投資少，但是供水可靠性差。環(huán)狀管網(wǎng)把所有的管道連接成環(huán)狀，保證水流四通八達(dá)，可以提高供水的安全可靠性，但是由于管道較長，接頭等管件較多，故造價(jià)很高，設(shè)計(jì)計(jì)算也很復(fù)雜。

根據(jù)農(nóng)村的實(shí)際情況，經(jīng)綜合比較，確定在該項(xiàng)工程中，配水管網(wǎng)采用樹枝狀布置形式，達(dá)到提高供水的連續(xù)性和可靠性，以及減少維修時(shí)的停供人口［13］。

5.1.3 給水管道管徑的確定

1)管徑是按以下公式計(jì)算:

式中:D 為管徑直徑，m;Q 為管段流量，m3/s;V 為經(jīng)濟(jì)流速，m/s。

2)水力坡度:

式中:D 為管徑內(nèi)徑，m;Q 為管段流量，m3/s 。

干管管徑即根據(jù)一定長度管道內(nèi)需要轉(zhuǎn)輸?shù)牧髁亢徒?jīng)濟(jì)流速，利用公式h = i×L(L 為管段長度)得出管道的水頭損失，這樣就可以算出整個(gè)管網(wǎng)的水頭損失，當(dāng)總水頭損失、管網(wǎng)要求的最低水壓(最不利點(diǎn)所需的自由水頭10 m)和輸水幾何高差之和小于或者等于現(xiàn)有壓力時(shí)，即可最后確定管徑。

6 水處理

農(nóng)村飲水安全項(xiàng)目工程的給水系統(tǒng)一般由取水工程、凈水工程和給水工程3 部分組成，本村飲水工程根據(jù)具體需要，確定該工程由取水工程、凈水工程及配水工程組成。

由于本工程采用的是山泉水，水質(zhì)已經(jīng)滿足國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，無需做凈化處理，只需對供水進(jìn)行消毒即可。

目前較為先進(jìn)且效果較好的方法是通過二氧化氯發(fā)生器產(chǎn)生的二氧化氯對供水消毒，但由于該工程不建泵房不適采用二氧化氯發(fā)生器裝置，所以只能采用往井里投入漂白粉液，簡易消毒。

7 結(jié) 論

農(nóng)村安全飲水工程是涉及千家萬戶農(nóng)村居民身心健康、造福子孫后代的利民工程，因此在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工的各個(gè)環(huán)節(jié)，都要始終堅(jiān)持高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求、利于可持續(xù)發(fā)展的原則，使工程成為供水衛(wèi)生安全、方便可靠地放心工程。

首先集中解決規(guī)劃中飲水最難的人口，并盡可能集中連片安排項(xiàng)目，以便于施工管理和消號，在工程設(shè)計(jì)過程中，我們根據(jù)項(xiàng)目區(qū)水源、地形、村民居住點(diǎn)分布以社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況和社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)需要，按照“先重后輕、突出重點(diǎn)、先急后緩、分步實(shí)施”的原則，以項(xiàng)目為載體，加大飲水安全項(xiàng)目實(shí)施，重點(diǎn)解決飲水安全問題。

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